Maskinsynsbelysning for automatisert visuell inspeksjon
Automatisert visuell inspeksjon avhenger av mer enn kameraet og programvare for bildebehandling. Belysningen avgjør hvilke defekter, kanter, merkinger og overflatevariasjoner som er synlige i det fangede bildet.
Riktig belysning for maskinsyn skaper kontrollert kontrast mellom objektet som inspiseres og omgivelsene. Avhengig av applikasjonen kan dette innebære å endre belysningsvinkelen, velge en annen belysningsgeometri eller bruke en bestemt bølgelengde, for eksempel hvitt, blått eller infrarødt lys.
Å forbedre kontrasten med riktig belysningsoppsett er ofte mer pålitelig enn å forsøke å gjenopprette et svakt kjennetegn senere gjennom bildebehandling.
Denne veiledningen forklarer hvordan du velger belysning for automatisert visuell inspeksjon, inkludert deteksjon av overflatedefekter, komponentinspeksjon, inspeksjon av trykte kjennetegn og dimensjonsmåling.
Hvorfor er belysning viktig i automatisert visuell inspeksjon?
Belysning er en av hovedfaktorene som avgjør om et automatisert visuelt inspeksjonssystem kan oppdage en egenskap på en konsekvent måte.
Et kamera kan bare analysere informasjonen som finnes i bildet. Hvis en ripe går i ett med den omkringliggende overflaten, et trykt tegn mangler kontrast eller en reflekterende komponent skaper sterk gjenskinn, er det ikke sikkert at bildebehandling alene løser problemet.
Machine vision-belysning brukes til å kontrollere hvordan objektet fremstår for kameraet. Avhengig av oppsettet kan den samme komponenten se svært forskjellig ut under ulike belysningsforhold.
Riktig belysning kan:
- øke kontrasten mellom en defekt og det omkringliggende materialet;
- fremheve riper, kanter eller ujevnheter i overflaten;
- redusere uønskede refleksjoner;
- skape mer jevn belysning;
- skille trykte elementer fra bakgrunnen;
- forbedre konsistensen mellom innhentede bilder.
Målet er ikke alltid å produsere det mest naturlig utseende bildet. Målet er å gjøre inspeksjonsegenskapen så tydelig og repeterbar som mulig.
Hva annet bør du vurdere når du velger belysning for maskinsyn?
Å velge riktig belysningstype er bare én del av inspeksjonsoppsettet. Kontrast, kameraets følsomhet, arbeidsavstand og den fysiske installasjonen påvirker også den endelige bildekvaliteten.
Viktige faktorer å vurdere omfatter:
- Kontrast: funksjonen som inspiseres, bør være tydelig adskilt fra det omkringliggende materialet eller bakgrunnen.
- Kameraets følsomhet: kamerasensoren bør ha tilstrekkelig respons ved den valgte bølgelengden.
- Arbeidsavstand og strålevinkel: disse bestemmer hvor mye av inspeksjonsområdet som dekkes, og hvor konsentrert lyset er.
- Monteringsposisjon og tilgjengelig plass: den mekaniske utformingen påvirker hvilke belysningsgeometrier som er praktiske.
Disse faktorene bør vurderes samlet, fremfor å behandle lyset som en isolert komponent.
Hvilke feil kan automatisert visuell inspeksjon avdekke?
Automatisert visuell inspeksjon kan brukes til å identifisere synlige forskjeller mellom en forventet produkttilstand og bildet som fanges opp av et maskinsynskamera.
Typiske inspeksjonsoppgaver omfatter:
- riper og overflateskader;
- bulker og deformasjon;
- forurensning;
- manglende komponenter;
- monteringsfeil;
- produktets tilstedeværelse eller fravær;
- trykte tegn og merkinger;
- kanter og dimensjonale egenskaper;
- feil posisjonering;
- ujevnheter i overflaten.
Riktig belysningsmetode avhenger av hva som må synliggjøres.
En flat, reflekterende overflate kan for eksempel kreve et svært annerledes belysningsoppsett enn et større objekt som inspiseres over et bredt synsfelt.
Hvordan forbedrer belysning for maskinsyn deteksjon av overflatedefekter
Machine vision-belysning forbedrer deteksjonen av overflatedefekter ved å skape en tydelig bildeforskjell mellom den normale overflaten og defekten som inspiseres.
Riper, bulker og teksturvariasjoner reflekterer lys annerledes enn en uskadet overflate. Endring av belysningsvinkelen kan derfor gjøre disse egenskapene enklere å oppdage.
For generell overflateinspeksjon er et retningsbestemt spotlys et fleksibelt utgangspunkt.
Den VA-SL-90x80-W hvite industrielle LED-spotten er egnet for applikasjoner som inspeksjon av overflatedefekter, inspeksjon av trykte tegn, inspeksjon av PCB-komponenter og objektgjenkjenning.
Den utskiftbare 30°, 60° og 90°-optikken gjør at lysstrålen kan tilpasses ulike arbeidsavstander og synsfelt.
Se VA-SL-90x80-W
Justering av lysvinkelen for reflekterende overflater
Reflekterende objekter krever mer nøye plassering fordi direkte refleksjoner kan mette deler av bildet og skjule inspeksjonsfunksjonen.
I disse tilfellene kan belysningsvinkelen justeres slik at uønskede refleksjoner rettes bort fra kameraet.
Derfor bør belysning alltid evalueres ved hjelp av det faktiske materialet når det er mulig.
Hvilken lysfarge er best for inspeksjon med maskinsyn?
Den beste lysfargen for machine vision-inspeksjon avhenger av materialet, overflaten, kameraets følsomhet og egenskapen som må oppdages.
Hvitt lys er et praktisk utgangspunkt for mange inspeksjonsoppgaver, men en bestemt bølgelengde kan noen ganger gi sterkere kontrast.
Hvit belysning for generell visuell inspeksjon
Hvit belysning for maskinsyn er egnet når synlig kontrast allerede gir tilstrekkelig forskjell mellom funksjonen og området rundt.
Typiske applikasjoner omfatter:
- generell overflateinspeksjon;
- tilstedeværelse av komponenter;
- verifisering av montering;
- inspeksjon av trykte funksjoner;
- objektgjenkjenning.
Det hvite VA-SL-spotlyset gir et fleksibelt alternativ når strålevinkel og arbeidsavstand må tilpasses applikasjonen.
Blå belysning for økt kontrast
Blå belysning kan være nyttig når kortere synlige bølgelengder gir bedre separasjon mellom bestemte materialer eller overflateegenskaper.
Den VA-SL-90x80-B470 blå LED-spoten gir et dedikert blålys-alternativ innenfor samme spotlysformat.
Det viktige spørsmålet er ikke bare hvilken farge objektet har. Den valgte bølgelengden bør skape sterkere kontrast rundt funksjonen som inspiseres.
Se VA-SL-90x80-B470
Infrarød belysning for krevende inspeksjonsoppgaver
Infrarød belysning kan være nyttig når synlig lys ikke skaper tilstrekkelig separasjon mellom materialer eller egenskaper.
Det VA-SL infrarøde spotlightet gir et alternativ for applikasjoner der IR-belysning foretrekkes.
Kameraet og objektivet må også støtte den valgte bølgelengden, så belysning, sensorfølsomhet og optikk bør evalueres samlet.
Vis VA-SL IR Spotlys
Hvordan velger du den beste bølgelengden for defektdeteksjon?
Den beste bølgelengden for defektdeteksjon bestemmes ved å teste det faktiske objektet og sammenligne hvordan inspeksjonsfunksjonen fremstår under ulik belysning.
Materialoppførsel er ikke alltid tydelig ut fra synlig utseende alene. En bølgelengde som gir bare begrenset kontrast for det menneskelige øyet, kan skape en langt tydeligere forskjell i kamerabildet.
Valg av bølgelengde bør også ta hensyn til kamerasensorens spektrale følsomhet. En bølgelengde kan skape sterk materialkontrast, men hvis kameraet har begrenset følsomhet i dette området, kan det resulterende bildet fortsatt være svakt eller støyende.
For gjennomførbarhetstesting kan VA-SL-90x80-MW Multi Wave Spotlys brukes til å evaluere ulike bølgelengder med ett testlys.
Avhengig av versjonen er bølgelengder tilgjengelige på tvers av UV-, synlige, NIR- og SWIR-områder.
En praktisk prosess for bølgelengdetesting:
Formålet er å identifisere hvilken bølgelengde som gir den mest pålitelige separasjonen før produksjonsbelysning velges.
Se VA-SL-90x80-MW
Flerbølgebelysning for gjennomførbarhetstesting på tvers av UV-, synlige, NIR- og SWIR-områder.
Når bør du bruke ringbelysning til inspeksjon med maskinsyn?
Ring-belysning er nyttig når inspeksjonen krever belysning rundt kameraets visningsretning.
Fordi LED-ene er plassert rundt bildebehandlingsaksen, kan en ringlampe gi jevnere belysning over kompakte komponenter.
VA-RLVA-110-70-W diffus ringlampe bruker hvit belysning med diffusjon og er tilgjengelig med polarisator.
Typiske applikasjoner inkluderer:
- inspeksjon av små komponenter;
- inspeksjon av trykte detaljer;
- overflateinspeksjon;
- posisjonering og gjenkjenning;
- applikasjoner der sterke ensidige skygger er uønsket.
For reflekterende overflater må monteringsvinkelen og refleksjonsatferden fortsatt tas i betraktning.
Når bør du bruke koaksial belysning til overflateinspeksjon?
Koaksial belysning er nyttig for inspeksjon av flate overflater og detaljer der belysningen må følge kameraets optiske retning.
I stedet for å belyse objektet fra siden, tilfører koaksial belysning lys langs bildebehandlingsaksen.
Den VA-SLC-8MM-W-24V-HP koaksiale LED-spotten er utviklet for bruk med telecentriske objektiver med en 8 mm koaksial inngang.
Typiske applikasjoner omfatter:
- overflateinspeksjon;
- detaljgjenkjenning;
- dimensjonsmåling;
- inspeksjon av flate komponenter;
- telecentriske bildebehandlingssystemer.
Dette gjør koaksial belysning spesielt relevant der måling og inspeksjon utføres i samme bildebehandlingsoppsett.
Når bør du bruke bar lighting til automatisert inspeksjon?
Barbelysning er nyttig når inspeksjonsområdet er for stort for en kompakt spot- eller ringbelysning.
Lange barlys kan gi kontrollert belysning på tvers av transportbånd, større objekter og bredere synsfelt for machine vision.
VA-BLL-serien med industrielle barlys med høy lysstyrke er tilgjengelig i lengdene 500, 1000, 1500, 2000 og 2500 mm.
Typiske applikasjoner inkluderer:
- inspeksjon av transportbånd;
- inspeksjon av pakker og logistikk;
- tunneler for strekkodelesing;
- objektdeteksjon;
- robotisert pick-and-place;
- inspeksjon av store overflater.
Inspeksjon av store områder innebærer ytterligere hensyn til belysning, så dette emnet kan dekkes separat i en dedikert veiledning om belysning for maskinsyn for transportbånd og inspeksjon av store områder.
Spot vs Ring vs Koaksial vs Bar-belysning
Riktig belysningsgeometri for maskinsyn avhenger av objektet, synsfeltet og egenskapen som må detekteres.
| Inspeksjonskrav | Belysningsmetode |
|---|---|
| Generell overflateinspeksjon | Punktlys |
| Større arbeidsavstand | Punktlys |
| Små komponenter | Ringlys |
| Reduserte retningsbestemte skygger | Diffust ringlys |
| Inspeksjon av flat overflate | Koaksialt lys |
| Telecentrisk måling | Koaksialt lys |
| Stort inspeksjonsområde | Barlys |
| Inspeksjon av transportbånd | Barlys |
| Bølgelengdetesting | Punktlys med flere bølgelengder |
Denne tabellen bør brukes som et utgangspunkt. Overflateform, reflektivitet, arbeidsavstand og kameraposisjon kan alle påvirke det optimale oppsettet.
Hvitt vs. blått vs. infrarødt maskinsynsbelysning
Valg av bølgelengde gir et automatisert inspeksjonssystem et ekstra nivå av kontroll.
| Bølgelengde | Typisk rolle |
|---|---|
| Hvit | Generell inspeksjon i synlig lys |
| Blå | Økt kontrast for utvalgte synlige egenskaper |
| Infrarød | Skaper kontrast utover normalt synlig utseende |
| Flerbølgelengde | Sammenligning av ulike bølgelengder under utvikling |
| UV / NIR / SWIR | Spesialisert testing der materialresponsen krever et annet spektralområde |
Den valgte bølgelengden bør baseres på det resulterende kamerabildet, fremfor bare objektets farge.
Slik velger du Maskinsyn-belysning for automatisert visuell inspeksjon
Valg av belysning for maskinsyn for automatisert visuell inspeksjon starter med inspeksjonskravet og arbeider bakover mot belysningsgeometrien og bølgelengden.
1. Definer hva som må detekteres
Vær spesifikk om inspeksjonsmålet.
I stedet for kun å definere oppgaven som «inspiser komponenten», bør du fastslå om systemet må detektere en ripe, manglende del, trykkfeil, kant, dimensjonalt trekk eller overflatevariasjon.
2. Vurder materialet og overflaten
Fastslå om objektet er matt, reflekterende, teksturert, flatt, buet eller laget av flere materialer.
Overflateegenskaper påvirker i stor grad den nødvendige belysningsretningen.
3. Fastslå synsfeltet
Det belyste området må samsvare med området som fanges opp av kameraet.
Kompakte inspeksjonsområder kan være egnet for ring- eller koaksial belysning, mens større områder kan kreve spot- eller stangbelysning.
4. Velg belysningsgeometrien
Bruk inspeksjonskravet som utgangspunkt:
- Spot → fleksibel retningsbestemt belysning
- Ring → jevnere belysning rundt kameraet
- Koaksial → flate overflater og presis bildebehandling
- Stang → bred eller storskala belysning
5. Vurder bølgelengden
Start med hvitt lys der det er hensiktsmessig, og sammenlign andre bølgelengder dersom inspeksjonsfunksjonen ikke gir tilstrekkelig kontrast.
Testing med flere bølgelengder kan bidra til å identifisere hvilken del av spekteret som gir den tydeligste separasjonen.
6. Kontroller kompatibilitet mellom kamera og objektiv
Bekreft at kamerasensoren og objektivet effektivt kan fange den valgte bølgelengden. Sensorfølsomhet og objektivtransmisjon kan variere betydelig mellom synlige, infrarøde og andre spektralområder.
7. Test hele bildebehandlingsoppsettet
Belysningen bør testes sammen med det tiltenkte kameraet, objektivet, arbeidsavstanden og faktiske prøver.
Testing av både godkjente og defekte prøver bidrar til å bekrefte om oppsettet gir tilstrekkelig separasjon under realistiske forhold.
Trenger du hjelp til å velge riktig belysning for maskinsyn?
Del inspeksjonskravene dine med teamet vårt, inkludert objektet, defekten eller funksjonen, synsfeltet og arbeidsavstanden.
Vi kan hjelpe med å avgjøre hvilken belysningsgeometri og bølgelengde som passer best for applikasjonen din.
Diskuter applikasjonen dinMaskinsynbelysning for automatisert inspeksjon
Belysning for maskinsyn bør velges ut fra egenskapen som må bli synlig i bildet.
Spotlys gir fleksibel retningsbestemt belysning, ringlys støtter kompakte inspeksjoner, koaksiale lys er nyttige for applikasjoner med flate overflater og telecentriske applikasjoner, og stavlys utvider belysningen over større områder.
Valg av bølgelengde kan ytterligere forbedre kontrasten der hvitt lys ikke er tilstrekkelig.
Utforsk hele utvalget av belysning for maskinsyn for industriell bildebehandling og automatiserte inspeksjonsapplikasjoner.